|
|
|
|
|
b |
Если f (x) 0 |
на a, b , то f (x)dx 0 и |
||||
|
|
|
|
|
a |
b |
b |
||||
S= f (x)dx |
|
f (x) |
|
dx . |
|
|
|
||||
|
|
||||
a |
a |
||||
Если f(x) принимает на a, b значения разных знаков, то
b
S f ( x) dx .
a
Пример. Вычислить площадь фигуры, ограниченной ли-
ниями: y 1x ; y 0; x 1; x 2 (рис. 4).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Решение: S |
dx |
ln x |
|
12 |
ln 2 ln1 ln 2 (кв. ед.). |
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||
x |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
+ |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xt |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
xt |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
Пример. Вычислить площадь фигуры, ограниченной ли- |
|||||||||||||||||||||||||
ниями y sin x |
0 x 2 ; y 0 (рис. 5). |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 x |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Решение: sin x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
2x 2 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
S |
|
sin x |
|
dx sin xdx |
( sin x)dx |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
cos x 0 cos x 2 1 1 1 1 4.
Иначе: S 2 sin xdx 4 .
0
4.2. Длина дуги плоской кривой
Пусть в прямоугольных координатах на плоскости задана кривая уравнением у= f(x), непрерывная на a, b .
Длина дуги кривой у= f(x) на a, b вычисляется по фор-
муле
b
L 
1 f (x) 2 dx .
a
Пример. Определить длину окружности x 2 y 2 r 2 .
Решение. Вычислим длину четвертой части окружности, лежащей в первом квадранте. Тогда уравнение дуги АВ будет
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y r 2 |
x 2 , |
откуда y |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r 2 x2 |
|
|
|
|
|||||
|
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
r |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
L |
1 |
|
|
dx |
|
|
|
|
dx r arcsin |
|
|
|
|
2 . |
|||||||||
4 |
r 2 |
x2 |
|
|
|
|
r |
|
|
|||||||||||||||
r 2 |
x2 |
|
0 |
|||||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина всей окружности s 2r.
4.3. Объем тела вращения
Пусть криволинейная трапеция, ограниченная сверху непрерывной кривой y=f(x) a x b , вращается вокруг оси Ох.
Объем тела вращения вычисляется по формуле
71
b
Vx f ( x) 2 dx .
a
Пример. Сегмент параболы y 2 4x , отсекаемый прямой
х=1, вращается вокруг оси Ох. Найти объём тела вращения (рис. 6).
|
|
|
y |
O |
|
|
x |
y |
|
|
|
Рис. 6 |
|||
1 |
|
1 |
|
Решение: V 4xdx 2x 2 |
|
2 (куб. ед.). |
|
|
|||
|
0 |
||
|
|
||
0 |
|
|
|
Задачи для самостоятельного решения: [1, гл.12, №№ 10,
12, 19, 41, 45, 46], [3, №№ 1596 1599, 1613 1615, 1628 1631, 1636 1638], [4, гл.6, №№ 6.3, 6.5, 6.7, 6.11, 6.15, 6.41,
6.42, 6.55, 6.57 6.69, 6.81, 6.83, 6.86].
Задачи для самостоятельного решения
Найти площади фигур, ограниченных линиями:
1. |
y 4 x2 , y 0. |
|
2. y 2 2 px, x h. |
|
3. |
y ln x, x e, y 0. |
4. y x2 , y 2 x2. |
|
|
5. |
y x2 , y = 1. 6. |
y cos2 x sin 2 x, y 0, x 0, |
x / 4. |
|
|
|
|
72 |
|
7. |
y |
|
x |
|
1, |
y 0, x 2, x 1. |
|
||||||
|
|
|
|||||||||||
8. |
y sin x, |
y x2 x. |
9. y arcsin 2x, x 0, y / 2. |
||||||||||
10. |
y sin 2x, |
y 1, x / 2, где |
/4 x / 2. |
||||||||||
11. |
x2 y 2 |
1, |
x 2. |
12. |
xy 4, x 4, y 4, x 0, y 0. |
||||||||
|
y x2 , |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
y |
x2 1, |
|
|||||
13. |
y x. |
14. |
y 0, x 2, x 2. |
||||||||||
15. |
Найти площадь фигуры, заключенной между параболой |
||||||||||||
y x2 2x 2, касательной к ней в точке (3, 5) и осью Оу. |
|||||||||||||
16. |
Найти площадь фигуры, заключенной между параболой |
||||||||||||
y x2 4x 3 |
и касательными к ней в точках (0, 3) и (3,0) . |
||||||||||||
Найти длину дуги кривой:
17. y x3 / 2 от x 0 до x 4.
18. y x2 1, отсеченной осью Ох.
19. |
y |
|
a |
e x / a |
e x / a от |
x 0 до x a. |
||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
20. |
y ln cos x |
от |
x 0 |
до |
x / 6. |
|||||||||
21. |
y ln sin x |
от |
x / 3 |
до |
x 2 / 3. |
|||||||||
22. |
y |
x2 |
|
1 |
ln x |
от |
x 1 |
до |
x e . |
|||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||
23. |
y 2 |
4 |
|
(2 x)3 |
от |
x 1 до x 2 . |
||||||||
|
||||||||||||||
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
24. |
y x2 от |
х = 0 |
до x 2 . |
|
||||||||||
25. |
x et sin t, |
y et cos t, |
0 t / 2. |
|||||||||||
26. Астроиды |
x a cos3 t, |
y asin3 t . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
73 |
27. Кардиоиды a 1 cos , a 0, |
0 2 . |
Найти объемы тел, образованных вращением фигуры, ограниченной линиями:
28.y2 2 px, x h вокруг оси Ox.
29.y 4 x2 , y = 0, x = 0, где x 0 вокруг: 1) оси Ох;
2)оси Оу .
|
y x2 , |
y |
|
|
|
вокруг оси Ох. |
|
|
|||||||
30. |
|
x |
|
|
|||||||||||
31. |
|
y e x , |
x 0, x 1, |
y 0 вокруг: 1) оси Ох; |
2) оси Оу. |
||||||||||
32. |
y x2 1, y 0, |
x 1, |
x 2 вокруг: 1) оси Ox; 2) оси Оу. |
||||||||||||
33. |
y x3 , |
y 1, x 0 вокруг: 1) оси Ох; 2) оси Оу. |
|||||||||||||
34. |
|
y x x2 , |
y 0 вокруг |
каждой из следующих прямых: |
|||||||||||
1) |
y = 0; |
2) |
x = 0; 3) x = 2; |
4) x= 2; |
5) y = 1; |
6) y = 2. |
|||||||||
35. |
|
y ln x , |
y 0 , |
x = e вокруг каждой из следующих пря- |
|||||||||||
мых: y = 0; 2) x = 0; |
3) |
y = 1; 4) x = 1; 5) x = 1; 6) y = 1. |
|||||||||||||
36. |
y sin x , |
y = 0, |
0 x вокруг каждой из следующих |
||||||||||||
прямых: |
y = 0; |
2) x = 0; |
3) x 2 ; |
4) x = 1; |
5) x = 2; |
||||||||||
6) |
y = 1; |
7) |
y = 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
37 x2 y 2 4, |
y = 2, |
y = 0 вокруг оси Ох. |
|
||||||||||||
38. |
y x, |
y x2 вокруг: 1) |
оси Ох; 2) |
оси Оу. |
|
||||||||||
39. |
|
y cos 2x , |
y 0, |
x = 0, где, |
0 x / 4 вокруг: 1) оси |
||||||||||
Ох; |
2) оси Оу. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
40. |
|
y sin x , |
y 0, где 2 х 3 |
вокруг каждой из следую- |
|||||||||||
щих |
прямых: 1) y = 0; |
|
2) x = 0; |
|
3) х ; |
4) y = 2. |
|||||||||
74